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3D打印技术可有效对髋臼双柱骨折进行手术治疗

发表时间:2020-06-19 09:48

  来自中国和美国的一组研究人员,使用3D打印创建了1:1比例的髋部骨折患者的骨盆模型,以辅助外科治疗双柱髋臼骨折。在这项研究中,研究人员根据物理3D打印骨盆模型,比较了传统的手术中轮廓板的方法和使用预轮廓板的方法。本文将介绍三维打印和虚拟仿真在髋臼双柱骨折术前规划中的应用。


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骨折碎片的3D模型


3D打印在外科手术中的好处


     髋臼骨折是指“球窝”髋关节内窝部分的骨折。髋臼双柱骨折是指整个负重关节面与骶髂关节分离。研究人员解释说,这是最严重的髋臼骨折,也是第二常见的髋臼骨折。大约21%的髋臼骨折涉及髋臼两柱,需要良好的复位和稳定的内固定,以防止创伤后关节炎,并获得良好的临床结果。由于复杂的髋臼骨折类型和髋臼弯曲表面,对两列髋臼骨折的手术治疗已证明具有挑战性。髋臼骨折的传统手术仅限于少量的前路入路,并且在手术中需要对钢板进行仿形,这增加了手术时间以及失血量。


     研究人员认为3D打印技术是帮助外科医生了解骨折碎片形状并模拟骨折复位的潜在途径,特别是在复杂的髋臼骨折中。3D打印可以帮助手术程序的双柱髋臼骨折术前虚拟仿真与3D打印,1:1比例盆腔模型的预轮廓板。研究人员认为,借助3D打印技术,骨科医生将能够在缩短手术时间的同时提高临床疗效,如术后骨折复位质量、髋关节功能、并发症发生率等。在解释这一过程的好处和局限性时,研究人员表示,“3D打印技术在髋臼骨折手术治疗中的应用可以显著减少手术时间和失血,但不能获得明显更好的骨折复位质量。”


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手术结果显示了3D打印的植入物


3D打印更有效地治疗髋部骨折


     为了开展研究,研究小组在2013年9月至2017年9月之间对40例被诊断为双柱髋臼骨折的患者进行了一项随机前瞻性病例对照研究。20位患者被分配到3D打印组,其他20位患者被分配使用块随机化的常规方法组。


     用于骨折碎片的虚拟仿真和3D打印模型的方法涉及将每个患者骨盆的图像保存为医学数字成像和通信(DICOM)文件。然后将它们导入到医学3D图像处理软件MIMICS。使用重新定位功能在解剖学上减少了骨折碎片,然后将其作为STL文件导出,并导入Materialize Magics软件中以进行固定和支撑生成。


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3D打印组一例图像


     最后的STL被3D打印出来,用于为外科手术预先轮廓钢板,用3D打印的缩小半骨盆模型测量螺钉的长度。手术模拟后,对预成形的解剖钢板和螺钉进行消毒,以辅助髋臼手术。


     通过评估结果,研究人员观察到虚拟仿真和3D打印是比常规技术更有效的方法来治疗髋臼双柱骨折:“我们发现3D打印组的术后骨折复位质量和髋关节功能降低明显优于传统方法组中的。3D打印的缩小型半骨盆模型可能有助于解剖学上对钢板进行轮廓修复,从而获得良好的骨折复位质量和髋关节功能,并降低创伤性关节炎的风险。与传统方法组相比,3D打印组的手术时间,仪器安装时间和术中透视检查时间明显缩短,并且失血和输血明显减少。”


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